(57)【要約】【課題】鋼材と重量コンクリートとを用いた耐火性に優れた複合耐火構造体を提供する。【解決手段】密度３.０以上、好ましくは３.５以上の重量コンクリートを鋼材に密接させて一体化したことを特徴とする鋼重量コンクリート複合耐火構造体であり、例えば構造用鋼材あるいは鋳鉄等の構造用鉄材等の閉空間または一部が開口した空間、あるいは鋼材裏面に密度３.０以上、好ましくは３.５以上の重量コンクリートを密接一体化した鋼重量コンクリート複合耐火構造体。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
密度３.０以上の重量コンクリートを鋼材に密接させて一体化したことを特徴とする鋼重量コンクリート複合耐火構造体。
【請求項２】
鋼材の閉空間または一部が開口した空間に密度３.０以上の重量コンクリートを密接充填し、あるいは鋼材の裏面に密度３.０以上の重量コンクリートを密接一体化した請求項１に記載する鋼重量コンクリート複合耐火構造体。
【請求項３】
鋼材が構造用鋼材、あるいは鋳鉄等の構造用の鉄材である請求項１または２に記載する鋼重量コンクリート複合耐火構造体。
【請求項４】
断面積あたりの鋼材量に対して密度３.０以上の重量コンクリート量が面積比で１０倍以上である請求項１〜３の何れかに記載する鋼重量コンクリート複合耐火構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼重量コンクリート複合耐火構造に関するものであり、鋼材（以下、鋳鉄等の構造用鉄材を含めて鋼材と云う）と密度３.０以上の重量コンクリートを密接一体化して構造体の熱容量を大ならしめることによって耐火性を高めた鋼重量コンクリート複合耐火構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビルやトンネルなどの空間において、ビルでは可燃物が空間内に常時存在し、かつ、失火や放火による、また、トンネルでは自動車や列車の事故による、火災の発生が懸念される。火災が発生した場合、火災空間の温度は８００℃〜１３５０℃と鋼材の強度が保持される限界温度３５０℃〜５５０℃を大きく超える。
【０００３】
このように鋼材を用いた構造物は火災に曝されて温度が上昇すると強度が低下する。このため熱が鋼材に直接伝わらないように、従来、鋼材を耐火被覆材等で保護する構造が採用されている。しかし、このような耐火構造は鋼材上に耐火被覆層を設けるため、構造の外寸が大きくなる。また、耐火被覆が吹き付け材の場合には構造表面に凹凸ができる、ボード状の場合には施工に手間がかかる、などの問題があった。
【０００４】
これらの問題を解決する方法として、鋼管充填コンクリートに代表されるように、鋼材とコンクリートを接合させることによって構造体の熱容量を大きくすると共に鋼管内のコンクリートによって荷重を支持することによって、構造体の温度上昇を抑制すると同時に構造体の機能を保持する構造が検討されている。
【０００５】
例えば、特開平５−２６３４７２号公報（特許文献１）には、鋼管柱に梁を接合した構造体において、内部にコンクリートを充填した鋼管柱を用いることによって耐火性を高めた構造体が記載されている。また、特開２００２−２２７３０２号公報（特許文献２）には、外側鋼管の内部に内側鋼管を設け、外側鋼管と内側鋼管の間にコンクリートを充填した構造にすることによって、火災時の強度低下を防止した耐火構造が記載されている。さらに、特開２００５−１６１３５号公報（特許文献３）には、リップ付き溝形鋼などの内側にコンクリートを充填した複合鋼材を用いた耐火屋根構造が記載されている。
【特許文献１】特開平５−２６３４７２号公報
【特許文献２】特開２００２−２２７３０２号公報
【特許文献３】特開２００５−１６１３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の上記耐火構造は外寸を増大させることなく、また鋼材表面に付加的耐火施工を要しないため美観がよく、施工しやすい利点を有しているが、鋼管とコンクリートとを一体に複合化した場合、どのようなコンクリートでも十分な耐火効果が得られるものではないと云う問題がある。一般に、耐火構造では火災時のコンクリートの温度を３５０℃以下に抑えることが求められるが、従来のコンクリート充填鋼管などは、この火災時のコンクリート温度の上昇を防止するための条件が十分ではない。
【０００７】
本発明は、鋼材とコンクリートを接合させた構造体について、コンクリートの密度を限定することによって、従来のものより構造体の熱容量を大きくして耐火性に優れた鋼重量コンクリート複合耐火構造体を達成したものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば以下の構成からなる鋼重量コンクリート複合耐火構造体が提供される。
（１）密度３.０以上の重量コンクリートを鋼材に密接させて一体化したことを特徴とする鋼重量コンクリート複合耐火構造体。
（２）鋼材の閉空間または一部が開口した空間に密度３.０以上の重量コンクリートを密接充填し、あるいは鋼材の裏面に密度３.０以上の重量コンクリートを密接一体化した上記(１)に記載する鋼重量コンクリート複合耐火構造体。
（３）鋼材が構造用鋼材、あるいは鋳鉄等の構造用の鉄材である上記(１)または(２)に記載する鋼重量コンクリート複合耐火構造体。
（４）断面積あたりの鋼材量に対して密度３.０以上の重量コンクリート量が面積比で１０倍以上である上記(１)〜(３)の何れかに記載する鋼重量コンクリート複合耐火構造体。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の鋼重量コンクリート複合耐火構造体は、密度３.０以上の重量コンクリートを鋼材に密接させて一体化したものであるので、構造体の熱容量が十分に大きく、火災時に構造体に加わる熱による構造体の温度上昇をゆるやかにすることができ、構造体の耐火性（火災条件下における鋼材の耐火限界温度に到達するまでの時間を延長）を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を具体的に説明する。
本発明の複合耐火構造体は、密度３.０以上の重量コンクリートを鋼材に密接させて一体化したことを特徴とする鋼重量コンクリート複合耐火構造体である。ここに構造体とは柱、梁、壁、セグメントなどを意味する。
【００１１】
鋼材と密度３.０以上の重量コンクリートとは密接に一体化されていれば良く、鋼材の重量コンクリートとの接合部分および接合形状は限定されない。図１に示すように、鋼材の閉空間に密度３.０以上の重量コンクリートを密接充填したもの（図１Ａ、Ｂ）、鋼材の一部が開口した空間に密度３.０以上の重量コンクリートを密接充填したもの（図１Ｃ、Ｄ、Ｅ）、あるいは鋼材の裏面に密度３.０以上の重量コンクリートを密接一体化したものを含む（図１Ｆ）。
【００１２】
鋼材と一体化する重量コンクリートは密度３.０以上のものである。なお、複合耐火構造体の熱容量を大きくするには密度３.５以上の重量コンクリートが好ましい。使用するコンクリートの密度が３.０より小さいと、実施例に示すように、耐火性を十分に向上させることが難しい。密度３.０以上の重量コンクリートを製造するための材料は制限されない。骨材（細骨材・粗骨材）として磁鉄鉱、赤鉄鉱、鉄、砂鉄などの鉄系骨材や鉄含有量の多いスラグ、重晶石、銅からみなどを用いることによって密度３.５以上の重量コンクリートを製造することができる。
【００１３】
鋼材に対する重量コンクリートの量は、一般には、断面積あたりの鋼材量に対して、密度３.０以上の重量コンクリート量が面積比で１０倍以上が好ましい。鋼材量に対して密度３.０以上の重量コンクリートが断面積あたりの面積比で１０倍以上であれば複合構造体として熱容量が十分に大きくなり耐火性を高めることができる。
【００１４】
鋼材と密度３.０以上の重量コンクリートとを密接して一体化した複合構造体は、重量コンクリートによって複合構造体の熱容量が大きくなるので、火災時の熱によるコンクリートの温度上昇を穏やかに抑えることができる。具体的には、例えば、実施例に示すように、本発明の複合構造体は火災時に約１０００℃の熱に曝されたとき、鋼材内部のコンクリートの温度上昇を３５０℃以下、好ましくは２５０℃以下に抑制することができる。
【実施例】
【００１５】
以下に本発明の実施例および比較例を示す。
〔供試体の製造〕
表１に示す材料を用い、表２に示す配合に従ってコンクリートを製造した。このコンクリートを鋼管の内部に充填して鋼管充填コンクリート供試体を製造した（図２）。使用した鋼管は長さ５０cm、管径(外径)２１６.３mm、肉厚ｔ＝４.５mmの円柱管である。鋼管の下に蓋をして表２に示すコンクリートをおのおの充填し、２８日間封緘養生し、耐火試験に供した。なお、図２に示すように、供試体Ａの内部には、あらかじめ温度測定用の熱伝対Ｂを鋼管Ｄの裏面に設置し、さらに鋼管裏面から２０mmの位置に設置してコンクリートＣに埋設させた。
【００１６】
〔耐火試験〕
図３示すように、供試体Ａの上端と下端に厚さ１００mmのセラミックスブランケットＦを設けて断熱し、この供試体Ａを水平耐火炉Ｇに縦置きして蓋Ｈで密閉し、規格（ＩＳＯ８３４）に定める加熱曲線に従って耐火試験を１時間実施した。この結果を表３に示す。および図４に示した。
【００１７】
表３の試験結果に示すように、鋼管に充填したコンクリート密度が３.０以上のものは、鋼管裏面の上昇温度が５５０℃以下、およびコンクリートの上昇温度が３２３℃以下であり、コンクリートの最高温度を許容耐火温度３５０℃以下に抑制することができる。さらに、鋼管に充填したコンクリート密度が３.５以上のものは、鋼管裏面の上層温度が５００℃以下、およびコンクリートの上昇温度が２５０℃以下であり、温度上昇が大幅に抑制されている。
【００１８】
一方、鋼管に充填したコンクリート密度が２.９５の比較例１は、鋼管裏面の上昇温度が７５４℃、コンクリートの上昇温度が３９５℃であって約４００℃に近い。また、鋼管に充填したコンクリート密度が２.３３３の比較例２は、鋼管裏面の上昇温度が９００℃、コンクリートの上昇温度が６２０℃であり、鋼管にコンクリートを充填しても温度上昇が著しい。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
【表２】
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【００２１】
【表３】
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【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の鋼重量コンクリート複合耐火構造体の構造例を示す概略断面図
【図２】実施例に用いた供試体の断面図
【図３】実施例に用いた水平耐火炉の概略縦断面図
【符号の説明】
【００２３】
Ａ−供試体、Ｂ−熱電対、Ｃ−コンクリート、Ｄ−鋼管、Ｆ−セラミックブランケット、Ｇ−水平耐火炉、Ｈ−蓋
【図１】
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【図２】
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【図３】
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